1 Definición

Las zonas de amortiguación son áreas de vegetación ribereña que se dispone en forma de franja a lo largo de la red hidrográfica y que por sus funciones naturales son usadas para reducir contaminación difusa desde zonas agrícolas.

include_graphics("./figuras/zona_amortigua.jpg")

2 Reglamentación de Zonas Buffer para el Santa Lucía

Según el Plan de Acción Santa Lucía - Medidas de segunda generación, se establece la zona buffer de 40 metros a lo largo de los cauces principales y de 25 metros en los tributarios menores.

La distribución espacial de las zonas buffer se puede consultar a continuación.En dónde para una mejor visualización se muestra el buffer de 160 metros para los cauces principales y de 20 metros para los tributarios.

rm(list = ls())
library(mapview)
library(maptools)

utm = CRS("+proj=utm +zone=21 +south +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs")

Buffer_principal = readShapePoly("C:/Users/Rafael Navas/Documents/R_projects/SWAT_calibration_ETmodis/02_codes_scenarios/shapefiles_filter/ZB_P160.shp", 
              force_ring = T, proj4string = utm)
Buffer_tributarios = readShapePoly("C:/Users/Rafael Navas/Documents/R_projects/SWAT_calibration_ETmodis/02_codes_scenarios/shapefiles_filter/ZB_S20.shp", 
                       force_ring = T, proj4string = utm)

subs1 = readRDS("~/R_projects/SWAT_calibration_ETmodis/shapefiles_RDS/subs1.RDS")

mapview(subs1, alpha.regions=0, legend=F,lwd=1.5, zcol="Subbasin") + 
  mapview(Buffer_tributarios, color="cyan",col.regions="cyan", legend=T) +
  mapview(Buffer_principal, color="blue",col.regions="blue", legend=T) 

3 Modelación de Zonas buffer con SWAT

SWAT modela las zonas buffer (Filter Strip) a través del VFSMOD (Muñoz-Carpena, Parsons, and Gilliam 1999), el cual es un modelo empírico que ha sido parametrizado con información de muchos experimentos de campo.

SWAT modela la zona buffer a nivel de HRU a través de 3 parámetros.

• FILTER_RATIO: Relación area del HRU / area zona buffer. Rango 0-300. Valor mas común 30-60. Valor por defecto 40.
• FILTER_CON: Fracción del HRU que drena hacia el 10% de la zona buffer con mayor flujo. Se estima que el 10% del filtro recibe entre 0.25-0.75 de la escorrentía. El valor por defecto es 0.5.
• FILTER_CH: Fracción del flujo que está canalizada (esta fracción no se le aplica el filtro). Valor por defecto 0.

include_graphics("./figuras/FilterStrip_SWAT.png")

A efectos de simplificar el análisis solamente nos concentraremos en el parámetro FILTER_RATIO. Ya que es el parámetro que relaciona el area del HRU y el area del filtro. En otras palabras, este parámetro define el area del HRU que será utilizada para zona buffer.

Los parámetros FILTER_CON y FILTER_CH pueden afectar la efectividad de la zona buffer, son parámetros que dependen en gran medida del relieve y del drenaje. No serán abordados en este trabajo.

4 Definición de escenarios

Se consideran 6 anchos de zona buffer tanto para los cauces principales como para los tributarios. Los anchos considerados son 5, 10, 20, 40, 80 y 160 metros.

Estos anchos se pueden aplicar por ejemplo:

• A nivel de cuenca la cuenca (6x6=36 escenarios)
• A nivel de subcuencas (6x6x41=1476 escenarios)
• Por uso de la tierra LECH, AGRP, AGRC, GRAS (6*4=24)
• Por uso de la tierra y subcuenca (6x6x41x4= 5904)

5 Parametrización de los escenarios

Se desarrolló un código en R el cual permite calcular el parámetro FILTER_RATIO y el área de la zona buffer en función de los anchos definidos anteriormente. El código se muestra en el Anexo y requiere un pre-procesamiento en QGIS.

Los valores de FILTER_RATIO para los distintos escenarios se pueden consultar en la siguiente tabla:

filter_ratio <- readRDS("~/R_projects/SWAT_calibration_ETmodis/02_codes_scenarios/03_filter_ratio.RDS")
colnames(filter_ratio) = c("Sub-cuenca", "Buffer principal (m)", "Buffer Tributario (m)", "area zona buffer (km2)", "FILTER_RATIO")
filter_ratio$`Buffer principal (m)` = as.numeric(paste(filter_ratio$`Buffer principal (m)`))
filter_ratio$`Buffer Tributario (m)` = as.numeric(paste(filter_ratio$`Buffer Tributario (m)`))
filter_ratio$`area zona buffer (km2)` = round(filter_ratio$`area zona buffer (km2)`,2)
filter_ratio$FILTER_RATIO = round(filter_ratio$FILTER_RATIO,2)
datatable(filter_ratio, rownames = FALSE, filter="top", options = list(pageLength = 5, scrollX=T), caption = "Parametrización de FILTER_RATIO" )